بررسی تاثیر اسید آبسیسیک (ABA) در رفع تنش خشکی در سوسن چلچراغ (Lilium ledebourii Boiss) در شرایط درون شیشه‌ای

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه محقق اردبیلی

2 گروه علوم باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ، دانشگاه محقق اردبیلی

3 گروه علوم گیاهی و گیاهان دارویی، دانشکده کشاورزی مشکین شهر، دانشگاه محقق اردبیلی

4 علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی

5 گروه علوم باغبانی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: سوسن چلچراغ گونه‌ای در معرض انقراض، وحشی و بومی نواحی جنگلی و مرطوب ایران است که پتانسیل بسیار بالایی به جهت زیبایی منحصر به فرد در بازارهای گل ایران و جهان دارد. کمبود آب منجر به پاسخ‌های فیزیولوژیکی زیادی در گیاهان می‌شود که در نهایت منجر به کاهش عملکرد و کیفیت محصول می‌شود. عواملی در پاسخ گیاهان نسبت به تنش خشکی دخیل هستند و برخی از مکانیسم‌هایی که گیاه برای مبارزه با اثرات تنش خشکی استفاده می‌کند، توسط اسید آبسیسیک کنترل می‌شود. لذا هدف از این تحقیق بررسی تاثیر این ماده در رفع اثرات تنش خشکی اعمال شده توسط پلی اتیلن گلیکول در گیاه سوسن چلچراغ در شرایط درون شیشه‌ای بود.
مواد و روش‌ها: آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 5 تکرار در آزمایشگاه کشت بافت گروه علوم باغبانی دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی انجام شد. گیاهچه‌های به‌دست آمده در محیط کشت MS بدون هورمون، در محیط کشت MS حاوی غلظت‌های مختلف پلی‌اتیلن گلیکول (0، 15، 30 و 60 گرم بر لیتر) و اسید آبسیسیک (0، 1، 10 و 100 مایکرومولار) کشت شدند. شاخص‌های رشدی مثل تعداد سوخک، وزن‌تر و اندازه سوخک، تعداد و طول ریشه، وزن‌تر گیاه، تعداد برگ و تعداد فلس و همچنین برخی صفات فیزیولوژیک و متابولیت‌های ثانویه شامل محتوی پرولین، محتوی کلروفیل و میزان آنتوسیانین، ترکیبات فنولی و فلاونوئیدها، 70 روز بعد از شروع کشت اندازه‌گیری شدند.
یافته‌ها: نتایج به‌دست آمده نشان داد که تیمار گیاهچه‌ها با PEGو ABA به‌طور معنی‌داری (01/0 p≤) شاخص‌های مورد مطالعه را تحت تاثیر قرار داد. با توجه به مقایسه میانگین داده‌ها با افزایش شدت تنش خشکی، میزان شاخص‌های رشدی گیاه مثل تعداد سوخ، تعداد ریشه، تعداد برگ، قطر سوخ، وزن‌تر سوخ، وزن‌تر گیاه فلس و طول ریشه سوسن چلچراغ کاهش یافت. کاربرد غلظت‌های پایین ABA (1 و 10 مایکرومولار) باعث افزایش رشد گیاه ولی کاربرد غلظت بالاتر این ماده (100مایکرومولار) باعث کاهش رشد تحت شرایط تنش خشکی شد. تجمع ترکیبات فنولی، محتوی آنتوسانین، فلاونوئیدها و پرولین به ترتیب 5/5، 5/4، 15/3، 15/2 برابر نسبت به شاهد بیشتر بود ولی کاهش چشمگیر در میزان کلروفیل برگ گیاهچه‌های درون شیشه‌ای تنش دیده کاهش چشمگیری در مقایسه با شاهد وجود داشت. کاربرد ABA در محیط کشت در شرایط تنش خشکی باعث افزایش غلظت پرولین، میزان آنتوسیانین‌ کل، فلاونوئیدها و میزان ترکیبات فنولی شد. این افزایش غلظت در متابولیت‌های ثانویه و محلول‌های سازگار ممکن است باعث رشد بیشتر گیاهچه‌ها در شرایط تنش خشکی شده است.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که تنش خشکی باعث کاهش رشد و سوخ‌دهی در گیاه سوسن چلچراغ شد. استفاده از ABA در محیط کشت در غلظت‌های کم، سبب افزایش رشد رویشی با افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه و محلول‌های سازگار گردید، ولی این ترکیب در غلظت‌های بالاتر اثر بازدارندگی روی گیاهچه‌های درون شیشه‌ای از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effects of ABA on alleviating drought stress in Lilium ledebourii Bioss under in vitro condition

نویسندگان [English]

  • Esmaeil chamani 1
  • saeideh Hosseini Niari 2
  • Hassan Maleki Lajayer 3
  • Younes Poorbeyrami-Hir 4
  • Mousa Torabi Gayklou 5
1 Department of Horticultural Science, Faculty of Agricultural Science and Natural resource, University of Mohaghegh Ardabili
2 Department of Horticultural Science, Faculty of Agricultural Science and Natural resource, University of Mohaghegh Ardabili
3 Dep. of Plant Science and Medicinal Plants, Meshkin-Shahr faculty of Agricultural Science, university of Mohaghegh
4 Department of Horticultural Science, Facolty of Agricultural Science, University of Mohaghegh Ardabili
5 Department of Horticultural Science, Faculty of agricultural Science, University of Mohaghegh Ardabili
چکیده [English]

Background and objectives: The Lilium ledebourii Bioss is an endangered and wild species native to native to forest and moist area of Iran, having a high potential for unique beauty in Iran and world flower market.Water deficit produces a cascade of physiological responses that ends-up in decreased production and reduced crop quality. Some factors involved in plant responses to water stress. Several mechanisms that plants utilize to cope with water stress are mediated by abscisic acid. So, the aims of this study were to assess the effects of ABA in alleviating the adverse effect of polyethylene glycol- indced drought stress in lilium plants under in vitro condition.
Materials and methods: This study was carried out as factorial based on completely randomised design with 5 replications in tissue culture laboratory of Department of Horticultural Science, Faculty of Agricultural Science, University of Mohaghegh Ardabili. In vitro plantlets derived from hormone- free MS medium were cultured on MS medium containing different concentrations of PEG (0, 15, 30, 60 gr/l) and ABA (0, 1, 10, 100 µm). Vegetative traits such as bulblet number, bulblet fresh weight, plant fresh weight, root length and root number, plantlet fresh weight, leaf and scale number, and also some physiological traits in response to drought stress such as proline, chlorophyll, anthocyanins, phenols and flavonoids content were measured after 70 days from the beginning of the culture.
Results: Results showed that application of ABA and PEG into the cultural medium affected all of the studied traits, significantly (p≤0.01). Vegetative parameters of plantlets such as, root number and root length, bulblet fresh weight, bulblet number, bulblet scale, leaf number and plant fresh weight were declined by increasing the severity of drought stress. Application of lower concentrations of ABA (1 and 10 µm) enhanced plant growth rate, but a higher level (100 µm) of this plant hormone reduced growth rate under drought strss. Accumulation of phenolic compounds, anthocyanins, flavonoids and proline in tissues of plantlets subjected to severe drought stress were respectively 5.5, 4.5, 3.15 and 2.15 times more than control. While, there was a cosiderable drop in leaf chlorophyll content of stressed plantlts compared to the control. Moreover, application of ABA into cultural medium under drought stress condition, increased proline content, anthocyainins, flavonoids and phenolic compounds in the leaves. This increased concentrations of these secondary metabolytes and osmolytes might resulted in an increased plantlet growth under drought stress.
Conclusion: Accordinig to the results it can be deduced that growth rate and bulblet formation in lilium plantlet were reduced as a result of drought stress. However, using ABA at lower concentrations in cultural medium enhanced plantlet growth rate by increasing secondary metabolites and osmolytes. While, this compound at higher concentrations showed an inhibitory effect on in vitro plantlets.

کلیدواژه‌ها [English]

  • bublet
  • chlorophyll
  • Proline
  • secondary metabolites
1.Abreu, I. and Oliveira, M. 2004. Fruit production in kiwifruit (Actinidia deliciosa) using preserved pollen. Aus. J. Agric. Res. 55: 565-569.
2.Afshari, H., Talaei, A. and Sadeghi, Gh. 2009. A study of some of the components in the pistachia nut and the effect of pollen grains on quantitative and qualitative traits of them. Hort. Sci. J.22: 2. 13-24. (In Persian)
3.Ak, B.E. and Kaska, N. 1998. Determination of viability and germination rates of pistachio spp. pollen kept for artificial pollination. Acta Hort. 470: 300-306.
4.Azimi, M., Khosroshahli, M. and Golmohammadi, M. 2009. Evaluationof pollination and selection of suitable pollen grain for some olive cultivarsin Tarom region. Res Construct.21: 2. 160-168. (In Persian)
5.Bahmani, A., Grigorian, V., Valizadeh, M. and Vezvaei, A. 2003. Effects of pollen type and nature on fruit size and certain tasting characteristics of almond kernel (Prunus amygdalus Btsch). Iran. J. Agric. Sci. 33: 2. 289-296. (In Persian)
6.Bettiol Neto, J.E., Nero, M., Kavati, R. and Pinto-Maglio, C.A.F. 2009. Viability and conservation of pollen from
tree commercial annonas. Bragantia.68: 825-837.
7.Borghezan, M., Clauman, A.D., Steinmacher, D.A., Guerra, M.P. and Orth, A.I. 2011. In vitro viability and preservation of pollen grain ofkiwi (Actinidia chinensis var. deliciosa (A. Chev.). Crop Breed. Appl. Biotechnol. 11: 338-344.
8.Chagas, E.A., Pio, R., Chagas, P.C., Pasqual, M. and Bettiol Neto, J.E. 2010. Medium composition and environmental conditions for the germination of pollen grains of pear rootstocks. Ciência Rural 40: 261-266.
9.Edlund, A., Swanson, R. and Preuss, D. 2004. Pollen and stigma structure: the role of diversity in pollination. J. Plant Cell. 16: 84-97.
10.Falasca, G., Franceschetti, M., Bagni, N., Altamura, M.M. and Biasi, R. 2010. Polyamine biosynthesis and control of the development of functional pollenin kiwifruit. Plant Physiol. Biochem.48: 565-573.
11.Ferguson, A.R. 2007. The need for characterization and evaluation of germplasm: kiwifruit as an example. Euphytica. 154: 371-382.
12.Goodarzian, A.A. and Goodarzi, B. 2015. Evaluation of flower biology and effects of pollination on quality and quantity of two cultivars of olive. Plant Ecol. 10: 39. 3-18. (In Persian)
13.Gouta, H., Chelli, A., Chrab, M. and Aissa, I.B. 2002. Preliminary results on the effects of different pistachio species pollen on fruit characteristics of two commercial cultivars "Mateur" and "Gl guitar". Acta Hort. 591: 405-409.
14.Hopping, M.E. 1990. Floral biology, pollination and fruit set. Aukland, New Zealand, 71: 96.
15.Hosseinava, S. 2016. Evaluation of pollen compatibility and selection of suitable pollinizer for commercial almond cultivars. Seed Plant Improv. J. 1: 1-31. (In Persian)
16.Jahanpanah, S., Ghasemnejad, M. and Ebrahimi, Y. 2018. Effect of complementary pollination on formation and quality of kiwifruit cv. Hayward.J. Plant Improv. 19: 3. 785-797.(In Persian)
17.Javadi Mojaddad, D., Abedi Ghashlaghi, E. and Kamali, K. 2018. Selection of suitable pollen grain for superior cultivars of hazelnut. The 1st National Conference on Investment Opportunities & Limitations in Astara. 15-16 Feb. 2018. (In Persian)
18.Koroni, N., Mohammadi, N., Vazifehshenas, M.R. and Jahanbin, R. 2016. The effect of different cultivars pollen on the quantitative and qualitative traits of pomegranate fruit cv. Malas Yazdi. 9th Congress of Horticultural Science. January, Ahvaz. pp. 1-5.(In Persian)
19.Kuchukoner, E. and Yurt, B. 2003. Some chemical characteristics of Pistacia vera cultivars produced in Turkey. Euro. Food Res. Technol.217: 308-310.
20.Kumar, K. and Das, B. 1996. Studieson xenia in almond. J. Hort. Sci.71: 545-549.
21.Mcneilage, M.A. 1991. Evaluationof kiwifruit pollinizers, Acta Hort.297: 277-281.
22.Momenpour, A., Ebadi, A., Imani, A. and Rahimi, A.R. 2012. Effect of self and cross pollination on fruit quantity and quality in some self-compatible almond genotypes. J. Plant Prod.18: 4. 73-89. (In Persian)
23.Mozaffarian, V. 1996. A Dictionary of Iranian Plant Names, Latin, English, Persian. Farhang Mo’aser Pub. Tehran, Iran.
24.Novo, M., Romo, S., Rey, M.,Prado, M.J. and González, M.V.2010. Identification and sequence characterization of molecular markers polymorphic between male kiwifruit (Actinidia chinensis var. deliciosa(A. Chev.) A. Chev.) accessions exhibiting different flowering time. Euphytica. 175: 109-121.
25.Nunes, J.C.O., Dantas, A.C.M., Pedrotti, E.L., Orth, A.I. and Guerra, M.P. 2001. Germinação de pólen in vitro e receptividade do stigma em macieira cvs. Fuji e Golden Delicious. Revista Brasileira de Fruticultura. 23: 35-39.
26.Ortega, E., Egea, J., Canovas, J.A. and Dicente, F. 2002. Pollen tube dynamics following half and fully-compatible pollinations in self-compatible almond cultivars. Sex. Plant Reprod. 15: 47-51.
27.Oukabli, A., Lansari, A., Walali-Loudiyi, D.E. and Abousalim, A. 2002. Effects of controlled self-pollination and cross-pollination in fruit set, embryo viability and pomological traits in the self-compatible almond cv ’Tuono’. Proc. Third Intl. Sym. Pistachios Almonds. Acta Horti. 591: 429-435.
28.Pan, L.N. 1997. Pollination of Actinidia chinensis plants in Chinese orchards. Acta Hort. 1: 431-438.
29.Raji Amirhosseini, F. and Ghasemnezhad, M. 2017. The effect of artificial pollination using dry pollen grain mixture on qualitative characteristics of Hayward kiwifruit. First Nat. Sym. Micro-Fruits. Bu Ali Sina Univ. pp. 186-191.
30.Riazi, Gh., Rahemi, M. and Khanizadeh, Sh. 1996. Effects of selected pistachio pollen on development and quality of pistachio nuts of three commercially grown cultivars. J. Plant Nut. 19: 3. 635-641.
31.Salinero, M.C., Vela, P. and Sainz, M.J. 2009. Phonological growth stages of kiwifruit (Actinidia deliciosa Hayward). Sci. Hort. 121: 27-31.
32.Sharifani, M. 2002. Effects of pollen resources and seed number on characteristics of pear fruit. J. Agric. Sci. Natur. Res. 8: 3. 45-53. (In Persian)
33.Shivanna, K.R. 2003. Pollen biology and biotechnology. Sci. Pub. 301p.
34.Talaei, A. 2008. Selection of the best cultivar of pollen grain for some commercial cultivars of Iranianapple. Iran. Agric. Sci. 38: 2. 241-250. (In Persian)